KR0128839B1

KR0128839B1 - 고속 패킷 스케줄링 제어장치

Info

Publication number: KR0128839B1
Application number: KR1019940022098A
Authority: KR
Inventors: 김종오; 손승원; 도윤미; 최준균
Original assignee: 양승택; 한국전자통신연구원; 조백제; 한국전기통신공사
Priority date: 1994-09-02
Filing date: 1994-09-02
Publication date: 1998-04-08

Abstract

본 발명은 패킷의 손실을 최소화하면서 각 입력 라인으로부터 들어오는 트래픽들을 효율적으로 다중화하는 고속 패킷 스케줄링 제어 장치에 관한 것으로, 각 입력 라인으로부터 패킷을 수신하여 플래그를 추출하고 버퍼(1∼n) 선택신호를 받으면 입력제어신호와 함께 패킷 입력데이타를 출력하는 플래그 추출부(11)와 상기 플래그 추출부(11)로부터 입력제어신호와 함께 전달된 패킷데이타를 저장하는 다수의 버퍼(12)와 상기 플래그 추출부(11)에서 추출된 플래그를 받아 패킷의 전송순서를 결정하는 버퍼(1∼n)선택신호를 출력하는 패킷 스케줄러(13)와, 상기 버퍼(1∼n)선택신호를 받으면 출력제어신호로 각 버퍼를 제어하여 패킷데이타를 수신하고, 출력라인으로 전송하는 패킷 출력부(14)를 구비하는 것을 특징으로하여 채널의 낭비를 막으며 단순한 게이트 레빌로 구성하여 고속으로 패킷을 다중화하면서도 구현이 용이하고 셀 데이터 뿐 만 아니라 고정길이를 가지는 대다수의 패킷전송을 가능하게 하는 효과가 있다.

Description

고속 패킷 스케줄링 제어장치

제1도는 본발명에 따른 고속 패킷 스케줄링 제어장치의 구성도.

제2도는 제1도의 플래그 추출부의 상세 구성도.

제3도는 제1도의 패킷 스케줄러의 상세 구성도.

제4도는 제1도의 패킷 출력부의 상세 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 플래그 추출부 12 : 버퍼

13 : 패킷 스케줄러 14 : 패킷 출력부

21 : 버퍼 제어 로직부 22 : 패킷 카운터

23 : 플래그 추출 로직부 31 : 플래그 비교기

32 : 패킷선택 및 피드백 로직부 33 : 패킷 타이밍 로직부

41 : 출력제어 로직부 42 : 패킷전송 로직부

본 발명은 광대한 대역폭을 가지는 다양한 서비스를 단일의 인터페이스를 통해 제공된 광대역 종합정보통신망(B-ISDN) : 이하 B-ISDN)이라 함에서 셀과 같은 패킷 단위정보를 버퍼에 저장한후 버퍼에 저장되는 레벨을 추출하여 패킷에 고속으로 다중화하는 고속 패킷 스케줄링 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 통신 기술이 발달함에 따라 사용자들은 양질의 다양한 서비스를 요구하고 있으며, 성 서비스나 비디오 서비스와 같은 연속적인 서비스뿐만 아니라 파일전송과 같은 고속 데이터 서비스 및 가변 비트율을 가지는 실시간 영상 서비스 등 집중적으로 발생하는 버스트(burst)성의 서비스를 동일한 링크상에서 제공하기 위하여 ATM(Asynchronous Transfer Mode) 방식의 B-ISDN이 출현하게 되었다. 그리고 B-ISDN의 환경하에서는 종래의 STM(Synchronous Transfer Mode)방식에 근거를 둔 TDM(Time Division Multiplexing)방식의 다중화와는 다른 ATM방식에 적합한 기법이 요구되며, ATM방식의 다중화는 연속적인 특성의 트래픽 뿐만 아니라 버스트 특성을 가지는 트래픽을 유연하게 처리하기 위하여 통계적 방식에 기초한 다중화 기법을 채택하고 있다.

그러나 기존의 ATM 다중화 기기는 프로세싱 노드를 두고서 연속적으로 빈 슬롯을 발생하므로 인해 프로세싱 노드에 인접한 선로가 보다 많은 슬롯을 차지하므로 인해 셀 전송의 공평성에 문제가 발생하며 스위치 구조를 채택하므로써 구현이 용이하지 않다는 문제점이 있었다.

따라서, 상기와 간은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 안출된 본 발명은 패킷단위 정보인 셀의 손실율을 낮게 유지하면서 셀을 공평하게 전송하면 단순 게이트 레벨로 고속으로 동작하면서도 구현이 용이하고 셀 데이터및 고정길이를 가지는 대다수의 패킷 전송에 사용이 가능한 고속 패켓 스케줄링 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다수의 입력 라인으로부터 패킷을 수신하여 플래그를 추출하여 출력하고 버퍼(1∼n) 선택신호를 입력받아 입력제어신호와 패킷 입력데이타를 출력하는 플래그 추출수단, 상기 플래그 추출수단으로부터 입력제어신호와 함께 전달된 패킷데이타를 저장하는 버퍼링 수단; 상기 플래그 추출수단에서 추출된 플래그를 입력받아 패킷의 전송순서를 결정하는 버퍼(1∼n)선택신호를 상기 플래그 추출수단으로 출력하는 패킷 스케줄링 수단; 상기 패킷 스케줄링 수단으로부터 입력되는 버퍼(1∼n)선택신호에 따라 출력제어신호를 상기 버퍼링 수단에 공급하여 상기 버퍼링 수단에 저장되었던 패킷데이타를 입력받아 출력라인으로 전송하는 패킷 출력을 수단을 포함한다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 일실시예를 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명에 따른 고속 패킷 스케줄링 제어장치의 구성도이다. 도면에 도시된 바와같이 본 발명에 따른 고속 패킷 스케줄링 제어장치는 다수의 입력라인으로 패킷을 수신하여 입력라인별로 n개로 구성된 플래그를 추출하는 플래그 추출부(11)와, 상기 플래그 추출부(11)로부터 전달된 패킷데이타를 저장하는 n개의 버퍼(12)와 상기 각 버퍼(12)에 저장된 패킷 데이타를 출력라인으로 전송하는 패킷출력부(14)와, 상기 플래그 추출부(11)로부터 추출된 플래그를 받아 패킷의 전송순서를 결정하는 n개의 버퍼(1∼n)선택신호를 상기 플래그 추출부(11)와 패킷출력부(14)로 출력하는 패킷 스케줄러(13)를 구비한다.

상기와 같이 구성되는 고속 패킷 스케줄링 제어장치의 동작을 살펴보면, 상기 각각 의 구성요소는 시스템 클럭을 수신하여 동작하며, 플래그 추출부(11)는 다수의 입력 라인으로부터 입력되는 페킷에서 각 n개로 구성된 플래그를 추출하여 패킷 스케줄러(13)에 전송하고 패킷 스케줄러(13)는 입력된 플래그에 의해 상기 n개의 버퍼(12)중에서 우선순위에 따라 버퍼(12)를 선택하도록 하는 버퍼(1∼n)선택신호를 출력한다. 그리고 상기 플래그 추출부(11)는 상기 패킷 스케줄러(13)로부터 버퍼(1∼n)선택신호를 받으면 그에 해당하는 버퍼(12)에 입력 라인으로부터 입력되는 패킷입력데이타를 입력제어신호와 함께 전송하여 저장하며, 또한 패킷 출력부(14)에서는 상기 버퍼(1∼n)선택신호에 따라 해당 버퍼(12)를 출력제어신호로 제어하여 저장된 패킷 출력데이타를 수신한 후에 출력라인으로 전송한다.

제2도는 본 발명에 따른 플래그 추출부(11)의 상세 구성도이다.

도면에 도시된 바와같이 플래그 추출부(11)는, n 진 카운터로 구성되며 입력 라인으로부터 패킷입력데이타를 수신하면 패킷도착신호(1∼n)를 출력하고 플래그 로직 추출부(23)의 풀 플래그(FF)신호를 고려하여 입력제어신호와 함께 상기 패킷입력데이타를 패킷단위로 버퍼(12)에 전송하는 버퍼제어 로직부(21)와, n개의 업-다운(up-down)카운터로 구성되며 상기 버퍼제어 로직부(21)로부터출력되는 패킷도착신호(1∼n)와 상기 패킷 스케줄러(13)로부터 출력되는 버퍼(1∼n)선택신호를 입력받아 버퍼(12)에 저장된 패킷수를 계산하여 출력하는 패킷 카운터(22)와 상기 패킷 카운터(22로부터 패킷수를 전달받으면 비교기를 통해 플래그를 추출하는 플래그 추출 로직부(23)를 구비한다. 상기와 같이 구성되는 플래그 추출부(11)의 동작을 살펴보면 버퍼제어 로직부(21)는 패킷 입력데이타를 각 입력 라인마다 1개씩 할당된 버퍼(12)에 저장하면서 하나의 완전한 패킷이 도착하면 패킷도착신호(1∼n)를 패킷 카운터(22로 출력하며 또한, 플래그 추출 로직부(23)로부터 버퍼(12)내 패킷이 충만하여 더 이상 패킷이 점유할 공간이 없음을 알리는 FF(Full Flag)신호를 받으면 해당 버퍼(12)에 더 이상 데이터가 저장되지 못하도록하여 기존 데이터의 손실을 막아준다. 한편, 패킷 카운터(22)는 버퍼(12)가 풀상태인 경우 카운터의 증감이 없는 상태를 유지하며, 패킷도착신호(1∼n)를 받으면 카운터를 증가하고 버퍼(12)로 패킷이 전송됨을 알리는 버퍼(1∼n)선택신호를 받으면 카운터를 감소하여 패킷수를 결정한다. 상기 결정된 패킷수를 입력받은 플래그 추출 로직부(23)는 버퍼(12)내에 하나 이상의 패킷이 존재함을 알리는 NEF(Not Empty Flag)신호와 패킷이 버퍼(12) 용량의 2/3이상을 점유함을 알리는 AFF(Almost Full Flag)신호 및 FF신호로 구분되는 플래그를 발생하며, 상기 플래그중 NEF신호와 AFF신호는 패킷 스케줄러(13)로 버퍼(12)의 상태를 알려 버퍼(1∼n)선택신호를 출력하도록 한다.

제3도는 본 발명에 따른 패킷 스케줄러(13)의 상세 구성도이다.

도면에 도시된 바와 같이 패킷 스케줄러(13)는, 상기 플래그 추출부(11)로부터 전달받은 플래그(NEF, AFF)를 이용하여 전송될 패킷을 결정하며 초기 설정된 패킷의 길이값에 따라 버퍼(1∼n)선택신호를 만드는 것으로, 그 구성은 내부에 8진 카운터를 두고서 최고 256의 길이를 가지는 패킷에 대하여 초기 설정된 고정 패킷의 길이값에 따라 시스템 클럭의 동기된 패킷동기 신호를 만드는 패킷 타이밍 로직부(33)와, 이 패킷동기신호를 클럭으로 사용하여 초기설정된 패킷길이마다 액티브되는 버퍼(1∼n)선택신호를 발생시키는 다수의 패킷선택 및 피드백 로직부(32)와, 상기 패킷선택 및 피드백 로직부(32)에서 발생한 버퍼(1∼n)선택신호와 상기 플래그 추출 로직부(23)에서 출력되는 NEF신호 및 AFF신호를 조합하여 패킷(1∼n)선택신호를 상기 패킷선택 및 피드백 로직부(32)로 출력하는 플래그 비교기(31)를 구비한다.

상기와 같이 구성되는 패킷 스케줄러(13)의 동작을 살펴보면 53옥테트 길이의 ATM패킷을 전달하는 경우 초기 패킷의 길이는 53으로 설정되며, 패킷 타이밍 로직부(33)는 연산회로와 D 플립플롭(Flip-Flop)으로부터 53번재 클럭마다 어서트(assert)되는 패킷동기신호를 만든다.

그리고 상기 생성된 패킷동기신호를 클럭으로 사용하는 n개의 패킷선택 및 피드백 로직부(32)는 초기 설정된 53의 패킷길이마다 액티브되는 버퍼(1∼n)선택신호를 각각 발생하는데, 예를 들어 첫 번째 패킷선택 및 피드백 로직부(32)는 버퍼(1)선택신호(CTX-SB(1))를 k번째 패킷선택 및 피드백 로직부(32)는 버퍼(k)선택신호(CTX-SB(k))를 n번째 패킷선택 및 피드백 로직부(32)는 버퍼(n)선택신호(CTX-SB(n))를 발생한다. 또한 초기화시 각 버퍼(12)는 버퍼(1)에서 버퍼(k)의 순서로 우선 순위를 가지며 패킷이 제일 먼저 도착하는 버퍼(12)로부터 패킷을 전속하며, 초기화시를 제외한 버퍼의 우선순위는 다음과 같다.

현재 버퍼(k)는 존재하는 패킷이 송신되고 있을 경우, 버퍼(k+1)에 존재하는 패킷은 다음의 식(1)과 같이 버퍼(k+1)가 AFF(Almost Full Frag)이거나 버퍼(k+2)에 패킷이 존재하지 않고 버퍼(k+1)에 패킷이 존자할 경우 출력되며, 버퍼(k+2)에 패킷이 존재하는 패킷은 다음의 식(2)와 같이 버퍼(k+2)에 패켓이 존재하면서 버퍼(k+1)에 패킷이 없거나 버퍼(k+2)가 AFF(Almost Full Frag)이면서 버퍼(k+1)이 AFF(Almost Full Frag)이 아닐 경우 출력하게 된다.

(CTX-SB(k+1)= CTX-SB(k)(NEF(k+1)＆NEF*(k+2)) ∥

AFF(k+1) …… 식(1)

(CTX-SB(k+2)= (CTX-SB(k)(AFF*(k+1)＆AFF(k+2)) ∥

(NEF*(k+1)＆NEF*(k+2)) …… 식(2)

그리고 버퍼(k+ｉ)에 존재하는 패킷은 다음의 식(3)과 같이 버퍼(k+ｉ)에서 버퍼(k+(ｉ-1)에 패킷이 존재하지 않을 경우 출력이 가능하며, 버퍼(k)이만 패킷이 존재하면 다음의 식(4)와같이 버퍼(k)에서 패킷을 전달하게 된다.

(CTX-SB(k+ｉ)= (CTX-SB(k)(AFF(k+1)＆NEF*(k+2)＆ NEF*(k+3)＆

… ＆NEF*(kｉ-1)＆NEF*(k+1)) …… 식(3)

(CTX-SB(k)= (CTX-SB(k)(AFF*(k+1)＆ NEF*(k+2)＆NEF*(k+3)＆

… ＆NEF*(n)＆NEF*(1)＆…＆NEF(k) …… 식(4)

상기 식(1),(2),(3),(4)에서와 같이 현재 패킷이 송신되고 있는 버퍼(k)는 다음 패킷 전송시간 동안 우성순위를 차지하게 되며, 현재 전송 시간을 점유하는 버퍼(12)의 다음 두 버퍼(12)(예를 들어 현재 버퍼(k)에서 패킷을 전송할 경우 버퍼(k+1)과 버퍼(k+2)를 말함)의 AFF(Almost Full Flag)를 비교하여 AFF(Almost Full Flag를 발생한 버퍼(12)부터 패킷을 송신한다. 만약 두 버퍼(12) 모두 AFF(Almost Full Flag를 발생하는 경우는 버퍼(k+1)이 우선 순위를 갖는다. 나머지 버퍼(12)들은 버퍼(k+3)에서 버퍼(n), 버퍼(1), 버퍼(k-1)의 순서로 순위를 가지며, 이 경우는 NEF(Not Empty Flag)만을 비교하여 AFF(Almost Full Flag)를 발생한 버퍼(12)들만이 전송시간을 모두 점유하는 것을 막앗다.

그리고 패킷선택 및 피드백 로직부(32)에서 발생한 버퍼(1∼n)선택신호와 플래그인 NEF(Not Empty Flag) 또는 AFF(Almost Full Flag)의 조합으로 각 플래그 비교기(31)에서 발생된 (n-1)개의 패킷선택신호는 패킷선택 및 피드백로직부(32)내부의 JK플립플롭의 입력으로 사용되어 n개의 버퍼(1∼n)선택신호중 1개의 신호만을 설정된 패킷의 길이동안 어서트한다.

제4도는 본 발명에 따른 패킷 출력부(14)의 상세 구성도이다.

도면에 도시한 바와같이 패킷 출력부(14)는 패킷 스케줄러(13)로부터 버퍼(1∼n)선택신호를 입력받아 버퍼(12)내 패킷을 읽어내기 위한 출력제어신호를 발생하여 버퍼(12)의 송신을 제어하는 추력제어 로직부(41)와 상기 출력제어 로직부(41)를 통한 패킷 출력데이타를 출력타이밍 신호와 함께 출력라인으로 전송하는 패킷전송로직부(42)를 구비한다.

상기한 바와같이 구성되어 동작하는 본 발명에 의하면 하나의 패킷전송시간내에서 다음에 전송될 패킷의 플래그 비교 및 선택이 이루어지도록 로직을 구성하여 채널의 낭비를 막으며, 패킷 전송시간 동안 하나의 버퍼에서는 한 패킷만이 전송되므로써 모든 버퍼가 출력라인을 공유하여 패킷이 최소화하면서 각 입력라인으로 들어오는 트래픽을 효율적으로 다중화하는 효과가 있다.

또한 단순한 게이트 레벨로 구성하여 고속으로 패킷을 다중화하면서도 구현이 용이하고, 셀 데이터 뿐만아니라 고정길이를 가지는 대다수의 패킷을 전송할 수 있는 효과가 있다.

Claims

다수의 입력 라인으로부터 패킷을 수신하여 플래그를 추출하여 출력하고 버퍼(1∼n) 선택신호를 입력받아 입력제어신호와 패킷 입력데이타를 출력하는 플래그 추출수단; 상기 플래그 추출수단으로부터 입력제어신호와 함께 전달된 패킷데이타를 저장하는 버퍼링 수단; 상기 플래그 추출수단에서 추출된 플래그를 입력받아 패킷의 전송순서를 결정하는 버퍼(1∼n)선택신호를 상기 플래그 추출수단으로 출력하는 패킷 스케줄링 수단; 및 상기 패킷 스케줄링 수단으로부터 입력되는 버퍼(1∼n)선택신호에 따라 출력제어신호를 상기 버퍼링 수단에 공급하여 상기 버퍼링 수단에 저장되었던 패킷데이타를 입력받아 출력라인으로 전송하는 패킷 출력을 수단을 포함하여 이루어진 고속 패킷 스케줄링 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 플래그 추출수단은 입력라인으로부터 하나의 패킷을 수신하면 패킷도착신호(1∼n)를 출력하고 풀 플래그(FF)신호를 고려하여 입력제어신호와 함께 패킷입력데이타를 패킷단위로 상기 버퍼링 수단에 전송하는 버퍼제어수단;

상기 버퍼제어수단으로부터 출려되는 패킷도착신호(1∼n)와 상기 패킷 스케줄링 수단으로부터 출력되는 버퍼(1∼n)선택신호를 입력받아 상기 버퍼링 수단에 저장된 패킷수를 출력하는 패킷 카운팅 수단; 및 상기 패킷 카운팅 수단으로부터 패킷수를 전달받아 플래그를 추출하여 상기 패킷 스케줄링 수단으로 출력하고 풀 플래그(FF)신호를 버퍼 제어수단으로 출력하는 플래그 추출수단을 포함하여 이루어진 고속 패킷 스케줄링 제어장치.
제1항 또는 제2항에 있어서 상기 패킷 스케줄링 수단은 초기 설정된 패킷의 길이값에 따라 시스템 클럭에 동기된 패킷동기신호를 만드는 패킷동기수단; 패킷동기수단으로부터 출력되는 패킷동기신호를 클럭으로 사용하여 초기 설정된 패킷길이마다 액티브되는 버퍼(1∼n)선택신호를 발생시키는 다수의 패킷선택 및 피드백 수단; 및 상기 패킷선택 및 피드백 수단에서 발생한 버퍼(1∼n)선택신호와 상기 플래그 추출수단로부터 출력되는 플래그를 조합하여 패킷(1∼n)선택신호를 생상하여 상기 다수의 패킷선택 및 피드백 수단으로 출력하는 상응하는 다수의 플래그 비교수단을 포함하여 이루어진 고속 패킷 스케줄링 제어장치.
제3항에 있어서, 상기 패킷출력수단은 상기 패킷 스케줄링 수단으로부터 버퍼(1∼n)선택신호를 입력받아 출력제어신호로 상기 버퍼링수단을 제어하여 패킷출력데이타를 수신하는 출력제어수단; 및 상기 출력제어수단을 통한 패킷출력데이타를 출력타이밍 신호와 함게 출력라인으로 전송하는 패킷전송수단을 포함하여 이루어진 고속 패킷 스케줄링 제어장치.